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軍事迷的盲區  黃色炸藥本非梯恩梯(TNT) ?!

軍事迷的盲區

 黃色炸藥本非梯恩梯(TNT) ?!

作者:趙嘉琦  [前中華民國火藥學會秘書長,以栗國民(東港空軍子弟)小學校友]

積非成是加上人云亦云,造成如今誤以為約定俗成。長久以來,梯恩梯-三硝基甲苯(Trinitrotoluene,TNT)被誤稱為黃色炸藥。其實真正黃色炸藥者應為三硝基酚(Trinitrophenol),即俗稱苦味酸(Picric acid)者。得名由來摻雜民族恥辱與復興圖強等等故事,前人屢有呼籲正確使用「黃色炸藥」乙詞,更不能忘記背後的歷史教訓。

梯恩梯因安全通用最具代表性,成為先進國家量化爆炸規模的比擬,慣採「公斤梯恩梯」或「磅梯恩梯」作為炸藥當量(Explosive equivalent),用以表達核試、地震、流星撞擊等釋出的能量。遍查英文詞彙中絕無「Yellow explosive」等類詞,或許音譯拗口,意譯冗長,口述以訛傳訛,國內媒體每每錯誤導入「公斤黃色炸藥」或「噸黃色炸藥」描述事件,例如:

100噸TNT爆炸所製造一個令人敬畏的衝擊波。(Photo by Gizmodo UK)

  • 朝鮮(北韓)試爆氫彈成功!威力相當100萬噸黃色炸藥。
  • 美軍在阿富汗投下號稱「炸彈之母」的GBU-43/B大型空爆炸彈(Massive Ordnance Air Blast Bomb, MOAB),威力驚人,等同1.8萬磅黃色炸藥。
  • 美國空軍B-52H轟炸機投下GBU-43/B大型空爆炸彈情形。(Photo by USAF)
  • NASA表示,小行星撞地球位置約在雲南香格里拉市西北40公里地區,上空37公里處發生爆炸,爆炸威力相當於540噸黃色炸藥,足足比發生在內蒙古錫林格勒的撞擊事件強上90噸。
  • 高雄丙烯氣體爆炸威力等同百噸黃色炸藥。

由於黃色炸藥是梯恩梯之錯誤觀念,經媒體反覆傳播,深植人心,國家考試命題也發生同樣之謬誤[1]。民國106年(2017)公務人員特種考試試題(代號:40260),等別:四等考試,類科別:消防警察人員,科目:火災學概論,乙、測驗題部分(代號:6402),題號24,題目如下:「T.N.T.炸藥(Trinitrotoluene)又稱黃色炸藥,其化學成分為下列何者?」命題委員把TNT炸藥指為黃色炸藥,錯得離譜。

    國家考試,動見觀瞻,不得不慎!

黃色炸藥原指苦味酸,在發明後近百年間,一直當作黃色染料使用。偶然間因為一場意外災害,爆炸性質才被人們知曉,成為世界上第一種合成炸藥。基於黃色染料的歷史和染色堅牢的強度,經輸入日本海軍,再引入日本陸軍後,最先被稱為「黃色藥」,後逐漸演變為「黃色炸藥」,具有歷史名詞與專有術語之先佔性。同時期,日人另稱梯恩梯炸藥為「棕色(炸)藥」,各有專屬名詞,不容混淆。早年火炸藥書籍技術多由日本翻譯引入,我國沿用多年。近30年,國人多有誤稱梯恩梯為黃色炸藥者[2~4]。

一、苦味酸變身下瀨火藥

Picric由希臘語的πικρος(苦味)得來。公元1742年德裔荷蘭人Johann Rudolf Glauber實驗將羊毛及牛角與硝酸作用得到一化合物,因味苦性酸,文獻首稱苦味酸鹽,已接近苦味酸。1771年愛爾蘭人Peter Woulfe為尋求靛黃(Indigo yellow)染料,用濃硫酸、濃硝酸與酚反應,合成一種黃色結晶-三硝基酚,對毛皮印染效果良好,即為苦味酸。沒人能料到,此舉竟是無意間打開了潘朵拉的盒子。

1830年法國人Jean-Joseph Welter發現苦味酸鹽具有爆性,但鮮少人注意到。直到整整百年後的1871年,巴黎郊區的一家染料商店的一桶苦味酸由於鐵桶生鏽無法打開,夥計找來鐵錘,用力砸開。隨著一聲巨響,火光沖天,黃色染料猛烈爆炸,商家附近頓時化作一片廢墟,死傷無數。

1885年,法國化學家厄仁訥·圖爾潘(Eugène Turpin)首先將這個苦味酸作為高爆藥與彈頭裝藥申請專利。(Photo by  wikipedia)

法國軍方得知了這個悲劇卻是難掩興奮之情,因為根據災害現場調查,證實發現了一種威力強大的炸藥!這桶黃色染料造成的破壞程度遠大於相同重量的黑藥。幾經邀集專家計算評估,此苦味酸染料,其爆炸速度、破壞能量及掘坑效應均遠超出黑藥甚多。1873年,德裔英國人Hermann Sprengel成功運用苦味酸作為傳爆藥。1885年,法國化學家厄仁訥·圖爾潘(Eugène Turpin,1848年9月30日-1927年1月24日)研究有重大突破,發表苦味酸作為高爆藥與彈頭裝藥,並申請專利,法軍方如獲至寶。而一場軍事技術的革新風暴也迅速席捲了世界上的幾大主要國家。1887年法國採用了苦味酸與火棉(guncotton)混合炸藥,稱為melinite;1888年,英國也奮起直追,製造出苦味酸炸藥並用於軍事用途[5,6]。

日本海軍派遣富岡定恭以造兵監督官的身份和法國人談判買賣,參訪詢價為幌子,意在蒐集技資情報。(Photo by  wikipedia)

執牛耳的兩大國掌握了最先進的大規模殺傷性武器,自然嚴格保密。但是幾乎同一時期,日本人就敏銳地嗅到苦味酸炸藥對未來戰場的影響,當機立斷,在1887年開始和法國人商量,期盼引進苦味酸生產線和技術資料。日本海軍派遣富岡定恭以造兵監督官的身份和法國人談判買賣,始終因為價格陷入膠著。其實,日本人早有盤算,從來沒有真心打算購買,參訪詢價為幌子,意在蒐集技資情報。而法國人志在推銷成品,賺長期收益,未來更可以漫天要價。為了留住日本這個大買家,法方安排日本代表團參觀軍品展示,富岡定恭也在其中,由於法國人員防守嚴密,富岡定恭一直找不到機會。於是富岡定恭假作謙恭好學狀,認真的捏起一撮藥粉晶體顆粒,用眼睛仔細看,放在鼻端嗅聞,更以手仔細體會手感,就差舌舔嘴嚐,然後若無其事的放了回去。回到日本代表團駐地,富岡定恭小心翼翼的從指甲裏剔出一小塊樣藥粉末,這些寶貴的樣藥幾經輾轉,終於在1888年交到了海軍械彈研究所工程師下瀨雅允博士的手中[7]。

日本化學工程師下瀨雅允,成功研製基於苦味酸的下瀨火藥,提升日本軍火工業的水平。(Photo by  wikipedia)

下瀨雅允喜出望外,隨即踏上艱苦的研製長路。然而研發過程並非一帆風順,下瀨雅允本人也是屢遭險情,有一次手腕都被炸出了缺口,整隻右手差點都被炸掉。幾番技術突破,下瀨雅允終於不負眾望,在1891年成功配製苦味酸為主成分的烈性炸藥,這種火藥被命名為「下瀨火藥」,表彰紀念。日本在發展下瀨火藥過程中,除運用從他國得來的技術,更有大膽創新突破。為求最大效果地殺傷敵方,研製易燃易爆的彈頭裝藥,過程更幾度險象環生。因為某些苦味酸鹽的撞擊敏感度極高,因此苦味酸作業避免與金屬材料接觸,壓裝彈頭時,防止苦味酸腐蝕彈壁生成高感度金屬鹽類則成為關鍵技術。

由於擔心苦味酸炸藥敏感性,歐洲列強海軍並沒有直接採用高純度苦味酸。法國採用60%苦味酸與40%二硝基酚(Dinitrophenol)混合炸藥,稱為Melinite;英國採用87%苦味酸、10%二硝基酚與3%石蠟混合炸藥,稱為Lyddite;為避免彈頭裝藥過於敏感,增添鈍化劑,犧牲了爆炸威力。日本著眼於優先提高威力,無懼使用高純度苦味酸。險中出奇,在金屬彈頭內壁刷漆,再塗抹石蠟作為隔絕層,並嚴格控制彈頭藥室水分與酸度。雖是如此,石蠟在金屬上之附著並不好,長時間還是難以避免腐蝕,只能借助嚴格彈藥履歷與檢查,這是高明並危險之作法[8,9]。

二、下瀨火藥投入侵華惡名黃色炸藥

1893年日本開始在海軍中換裝下瀨火藥裝藥的彈頭,當時此舉在世界上最為先進。直到1894年9月17日甲午海戰爆發時,北洋艦隊的火砲彈頭裝藥還是低威力的黑藥。苦味酸則具有革命性的驚人威力,引爆後不僅會造成震波和破片,更會產生中心溫度高達上千度的爆燃,火焰會像汽油著火一般四散流動,即使在水中都能持續燃燒一段時間。

1894年9月甲午海戰中,日本海軍使用下瀨火藥的艦砲給予清廷北洋水師致命的打擊,改變了百年來的近代史。(Photo by  wikipedia)

此外,更有黃色毒性煙霧,甚為獨特。北洋艦隊12 艘參戰艦艇中,至少有超勇、揚威、定遠、鎮遠、致遠等7艘中彈起火,定遠艦火勢最猛烈,艦身完全被濃黃毒煙圍繞。日艦遭擊後,大都受損輕微,僅松島號艦被鎮遠艦砲擊後,亦燃起黃煙大火,應是艦上裝有下瀨火藥的砲彈殉爆[7]。故知,下瀨火藥在日本軍備發展上,主要用途為彈頭裝藥之高爆炸藥。後日本陸軍接收換裝使用,為利於一般兵士識別,因黃色外觀特性,最先稱之為「黃色藥」。這使得用詞有些名實不符,或有保密與謙抑,故將高爆炸藥輕描淡寫為「藥」。後因爆性猛烈不穩定,時有意外事件,逐漸被流傳為「黃色炸藥」。跟隨日本侵華腳步,黃色炸藥名氣越來越大,終成無可取代之地位!

歷史原不會將黃色炸藥記上一筆!然而民國17年(1928年)6月4日,日本關東軍在南滿鐵路皇姑屯交會點上,將120公斤黃色炸藥,分裝在30個麻袋內,置在橋墩內的兩處地方,炸死了奉軍領袖-張作霖,史稱皇姑屯事件。民國20年(1931年)9月18日晚上,關東軍在瀋陽北大營西南約一公里的柳條湖(有說是柳條溝),南滿鐵路鐵軌下偷埋42包黃色炸藥,夜深後引爆,嫁禍中國東北軍所為,引發九一八事變,從此黃色炸藥炸開全面抗日 [7]。

第一次世界大戰後期,列強陸續開始用更穩定、安全的梯恩梯替代苦味酸作為彈頭裝藥。日本亦追隨,逐步採用先進的梯恩梯裝藥,而黃色炸藥退居二線,用為混合炸藥或輔助裝藥,但仍未完全退出彈藥序列。戰局至第二次大戰中期,由於美國的石油禁運,日本極度缺乏甲苯原料,這是梯恩梯必須的主原料。為求突破禁運,日本重新將黃色炸藥推至第一線,因從煤炭中可提煉原料-酚或稱石碳酸,硝化成苦味酸,發展出數種含黃色炸藥之制式混合炸藥[10,11]。8年抗戰期間,烽火滿天,許多沙場老兵、流亡學生都曾經目睹過未爆彈外殼破碎,黃色炸藥濺灑而出,伴著餘火及毒黃煙,燻燒作嘔的令人難忘。

這是黃色炸藥的典型特徵,遠遠望去,絢麗的黃煙標誌出它的美,美的獨特,美的奪人性命。[7]。

而日軍黃色炸藥之遺害至今猶存,不時有未爆彈被挖掘發現,通報防爆專家封鎖處理,經由媒體報導成為鐵證,例如:

  • 2015年8月19日河南輝縣南寨鎮北部山區發現一枚飛機炸彈,挖掘過程爆炸,造成2人死亡、5人受傷。經鑑定,這枚炸彈是抗戰時期日軍遺留的。當地劉姓副書記說:「聽老一輩講,日本兵從另一道山那邊,經常往這邊打炮,還有飛機扔炸彈。」排爆專家王百姓表示:「經過現場勘察,是苦味酸炸藥,這是二戰時期,日軍最常用的炸藥」,「苦味酸炸藥是黃色炸藥」,「一般埋在地裏的炸彈,如果沒有猛烈撞擊,不會爆炸。用鐵鍬挖出炸彈,撞擊力有限,一般沒事,這次是挖掘機撞擊,力量太大,導致爆炸」,「日軍航彈密封得很好,雖然外表金屬腐蝕,但不影響爆炸性能,這枚炸彈埋在地裏70多年了,還能爆炸,就是再過個50年依然能爆。」[12]。
  • 2012年6月香港北角鬧市的一個建築物工地,發現一枚二次大戰日軍留下的穿甲彈,香港警務處行動處行動部的爆炸品處理課(EOD)人員將炮彈放進深坑內,再用沙包掩蓋,然後進行引爆,產生「嘭」一聲巨響,沙石飛彈9.15公尺(30呎)高,並冒出黃色硝煙,處理人員手套、鞋底接觸殘藥,均沾染為黃色,附圖清晰可見[13]。

https://www.youtube.com/watch?v=pGqrxlXElfg

三、苦味酸黃色經久不變

苦味酸之結構式與外觀如下圖:

苦味酸-三硝基酚結構式與黃色成品( Phgoto by wikipedia)

美軍裝備資訊,系統完整且先進。操作手冊區分為野戰手冊(Field Manual, FM)、技術手冊(Technical Manual)與設計手冊(AMC PAMPHLET- Engineering design handbook, AMCP)等,分供操作、保修與設計使用,設計手冊理論性最高且有學術依據。依據美軍AMCP手冊,認定苦味酸為黃色(Yellow) [14]。Urbanski之火炸藥叢書譯成多國文字,為世界各大學修習火炸藥課程,最常採用之教科書,內指苦味酸為白色或黃色(colourless or yellowish)[15]。

美國西點軍校兵器系(Department of ordnance at U. S. military academy)教授Billingsley上校彙整美國武器與彈藥重要著作,輯成兵工專書,成為該校教科書,伴隨美軍援體系開授課程,流傳各盟國,頗負盛名。書中指苦味酸為淡奶油色(Light cream)[16]。國軍規格單位參照Billingsley著作,增補國內外兵工廠與政府單位研究報告,編有專門技術書刊,內載苦味酸為黃色[17]。

四、日本人昔稱梯恩梯炸藥為棕色炸藥

依據文獻[18],日人當初稱梯恩梯為棕色(炸)藥。但注意英文中亦有Brown powder一詞彙係指呈棕色之黑藥[19],非梯恩梯。

五、梯恩梯由淺黃變為深棕色

梯恩梯之結構式與外觀如下圖:

梯恩梯-三硝基甲苯結構式與淡黃色成品 ( Phgoto by wikipedia)

    非淡黃色之梯恩梯成品與棕色藥包 ( Photo by wikipedia)

依據美軍AMCP手冊,認定梯恩梯為淡黃色(Light yellow) [14]。Urbanski書中則進一步說明,受陽光照射會逐漸變為深色(Dark coloured)[20]。Billingsley書中指梯恩梯為米黃色至淡棕色。(Buff-Light brown)[16]。國軍規格單位技術書刊,記載梯恩梯最初之型態為近乎白色之結晶體,但通常類似淡棕色之砂糖[21]。美軍規格MIL-T-248C第4.4.1.2節將梯恩梯炸藥分為Type I與Type II型,Type I型顏色不得深於聯邦規格No. 30257色號-褐色(Tan),Type II型為淡黃色[22]。故知,由外觀顏色將梯恩梯炸藥解釋為黃色炸藥,說法不正確,也顯得有些牽強。梯恩梯爆炸後生成之煙霧為淡黑色至濃黑色間。

梯恩梯爆炸產生黑色煙霧 ( Photo by US Navy)

六、歷次正名文獻再添憑證

民國73年(1984),周金良教授在中正理工學院大學部與碩士班開設火藥學、彈藥學、分析化學、核化學等課程,當發現社會上開始有部分人錯誤引述黃色炸藥名詞時,即於課堂中指出不當,並列入講義[2,4]

民國75~76年(1986-87),散文作家、民國64年度(1975)國軍克難英雄及火炸藥專家王昭慶先生曾二度為文,鼓吹黃色炸藥正名[23,24]。其文主張梯恩梯炸藥非黃色炸藥,苦味酸炸藥亦非黃色炸藥,真正黃色炸藥者係指苦味酸銨(Ammonium Picrate),又稱D炸藥(Explosive D)。因讀者群仍有限,未能廣為流傳,且其中指黃色炸藥為D炸藥說法,實須修正。

民國76年(1987)秋,國軍規格標準專責單位-聯勤軍品鑑定測試處技術資料中心編譯兵器工程學乙書,並將之補充,召集學者專家會議。為確認黃色炸藥,特於苦味酸標題後,以括號註解黃色炸藥,梯恩梯與D炸藥則無,區分明確,不致混淆[17]。

苦味酸銨是苦味酸衍生改良者,以求改善缺點與毒性,由美國陸軍少校Beverly W. Dunn於1906年開發完成,為紀念稱Dunnite,為保密稱D炸藥。D炸藥雖亦為黃色外觀,但藥性鈍,先穿透甲板後,再以延遲電引信起爆。美國海軍裝填於5吋/38倍口徑艦砲破甲彈頭,用途範圍極少,故居於冷門而從未有黃色炸藥之享譽。國軍曾以建新46號案計畫,建立D炸藥生產線,廣拓來源,不求進口,防止封鎖。當國家處危急存亡之際,技術無法由國外引入,自力研製成功,無異打了一劑振奮士氣之強心針,為極具代表性之案例。

三氨基三硝基苯(TATB)結構式立體模型。( Photo by wikipedia)

負責人陳嘉孟先生榮獲民國69年度(1980)優秀青年工程師獎,蒙蔣經國總統及孫運璿院長親自召見,傳頌一時。後惜因為老式軍艦汰除、5吋/38倍徑彈藥無需求,D炸藥生產設備閒置而報廢,已非顯學。偶然峰迴路轉,國外先進研究報告與戰略武器需求,指出三氨基三硝基苯(Triamino-trinitrobenzene, TATB)炸藥極具潛力,D炸藥為中間產物,藉修正D炸藥為適當的銨鹽而得之。遂命參與建新46案之火炸藥生產專家黃俊浩先生協助,彙整D炸藥技術資料。是經由文獻回顧與實驗,再度證明苦味酸炸藥方是真正黃色炸藥,成果投稿專業期刊認證,論文前言特別於說明處呼籲,要求正名[25]。

七、參考資料

1. 考選部網站。

2. 周金良,火藥學講義,Chap. 6,中正理工學院化學工程系,中華民國73年。

3. 西松唯一著,郝心吾譯,實用化學工業全書,第六冊,火藥工業,東華書局,中華民國62年6月。(原書為二戰之前資料)

4. 周金良、黃振家,火炸藥特論講義,第貳章,中正理工學院兵器工程研究所飛彈組,中華民國84年。

5. Urbanski, T., Chemistry and Technology of Explosive, Vol. I, Chap. I & XIII, Pergamon Press, (1984).

6. 阮聖望、林國雄、楊祖印、張光中、陳澍聖、賈文豪、張繼國、陳嘉孟、羅惠生、陳益明、楊清龍、曾卓凡、黃俊浩,炸藥理論與應用,聯勤第二0三廠,第四篇,第二章,中華民國75年。

7. 東港空軍子弟小學(現以栗國民小學)師長訓話內容-民國50年代(1961-1970),空軍在東港地區駐有參謀學校、幼年學校、通航分隊、氣象探空分隊、水上飛機部隊、醫院、至公中學、子弟小學等許多單位。凡重大節慶,擴大集會,召集各單位代表參加,高級長官如董明德、劉為城、張濟民、蕭國祥、鄭松亭校長等致詞訓勉,會後各返原單位。子弟小學再由陳岳如校長、楊紹楠訓導主任集合全校師生轉述。解散後各班帶回,再由林志箴、陳秀棠、楊紹梓、王謹琪、丁明清、孔福平、陳秋吉、薛燈釗、薛燈燦等導師補充解釋說明。尤以陳秀棠老師教導最為詳盡,輔以工整板書,將人物、事件等重要名詞列出,說書功力極佳,過耳難忘。富岡定恭,日本海軍世家子弟,先後就讀藩校、文武學校,海軍兵學校。前二者經演變為兵學寮「幼年學舍」,「青年學舍」等,即為後來之日本陸軍地方幼年學校、中央幼年學校,陸軍士官學校預科等。而有一說我子弟小學、預備學校、幼年學校等為仿之者。富岡定恭曾任日本海軍各校教職、校長,官至中將,封男爵。其於日俄戰爭結束後,將原立在東北旅順港口附近「唐鴻臚井刻石」併同保護碑石之碑亭,連根拔起運回日本皇宮,還在旅順原址立碑,稱此處是「鴻臚卿之遺跡」,但對掠石之事,隻字不提,甚為有名。舉例為證,敏銳敬業來自幼學訓練。

8. 同文獻2,Chap. 8。

9. 同文獻4,第肆章。

10. 同文獻6,第四篇,第三章。

11. 同文獻5,Vol. III, Part 3, Chap. I.

12. 星島日報網站,河南村民挖爆日軍炸彈,2015年8月20日。

13. 東方日報電子報,2012年6月20日

14. AMCP 706-177, AMC PAMPHLET, Engineering design handbook, Explosive series, Properties of explosive of military interest, Headquarters, U. S. Army materiel command, March 1967.

15. 同文獻5,Vol. I, Chap. XIII.

16. Billingsley, J. D., Ordnance Engineering, Vol. 1, Part 1, Chap. 1, 1-8, Table 1-3, John Wiley & Sons Inc., 1963.

17. 兵器工程學,第一篇,第三章,3-10節,聯勤軍品鑑定測試處技術資料中心,中華民國76年9月

18. 同文獻2,Chap. 6。

19. 同文獻2,Chap. 3。

20. 同文獻5,Chap. XIII, p. 307.

21. 同文獻17,第一篇,第三章,3-6節。

22. MIL-T-248C, Military specification, Trinitrotoluene (TNT), 1999.

23. 王昭慶,為「黃色炸藥」正名,軍事科技版,青年日報,民國75年(1986)7月26日。

24. 王昭慶,為「黃色炸藥」正名,溫馨集,復文圖書出版社,民國76年(1987)8月。

25. 趙嘉琦、黃俊浩,“我國D炸藥建廠中之製程改善,”火藥技術,13卷2期, 民國86年(1997)9月。